CHƯƠNG II: MỘT SỐ THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO
1. Thuật toán dựa trên tham số RSS
- Trong thuật toán quyết định chuyển giao dựa trên tham số RSS. Thông số RSS của kết nối mạng hiện thời được so sánh với các mạng khả dụng khác để đưa ra quyết định chuyển giao.
- Tiêu chí để thực hiện các quyết định chuyển giao được dựa trên giá trị RSS.
Trong các thuật toán khác cũng sử dụng tham số RSS, nhưng nhìn chung thông số RSS chỉ hỗ trợ các thủ tục chuyển giao và không trực tiếp tham gia vào quá trình chuyển giao.
- Sơ đồ tổng quát được mô tả như trong Hình 2.1
Hình 2.1: Lưu đồ thuật toán VHO dựa trên RSS
Bước đầu MN thực hiện quét các mạng liền kề khả dụng dựa trên tham số RSS.
Sau đó thông số RSS của các mạng được so sánh với mạng hiện tại hoặc với một giá trị xác định trước. Nếu kết quả so sánh đạt các tiêu chí đề ra, quá trình VHO sẽ được thực hiện, nếu không quá trình thực hiện trở lại bước phát hiện mạng khả dụng. Phần cứng và các thuật toán để thực hiện chức năng đo RSS không quá phức tạp nên có khá nhiều phương pháp được dưa ra dựa trên tham số RSS.
Các phương pháp chính được mô tả chi tiết dưới đây.
24
1.1. Phương pháp dựa trên thời gian lưu trú của MN.
- Sử dụng thông tin về vị trí và thông tin lớp cắt ngang để quyết định quá trình thực hiện VHO.
- So sánh 2 thuật toán bàn giao trên cơ sở sự khác biệt của tốc độ dữ liệu hữu ích, vận tốc MN, số lượng trễ chuyển giao ảnh hưởng đến thông lượng trung bình trong vùng.
- Thuật toán sử dụng bộ đếm thời gian đều khi MN ra (vào) vùng phủ sóng của mạng. So sánh ưu điểm và hạn chế của nó so với các thuật toán đánh giá dựa trên thông số về công suất. Giá trị kết quả của bộ đếm thời gian dựa trên sự khác biệt giữa tốc độ dữ liệu giữa 2 mạng.
- VHO được thực hiện khi mức RSS của mạng hiện thời dưới giá trị ngưỡng xác định và nhỏ hơn tổng của mức RSS mới và trễ. Thuật toán này gây trễ chuyển giao không đáng kể nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sử dụng các ứng dụng thời gian thực.
1.2. Phương pháp dựa trên ngưỡng RSS.
- Sử dụng phương pháp so sánh ngưỡng RSS của mạng hiện thời so với mạng khả dụng để đưa ra quyết định chuyển giao.
- Để cải thiện hiệu năng VHO trong mạng WLAN về độ trễ chuyển giao, độ di pha và thông lượng, một cơ chế tích cực được ứng dụng đó là quá trình chuyển giao nhanh. Để thực hiện quá trình VHO nhanh, quá trình quét kênh và kích hoạt chuyển giao được thực hiện sớm với các mạng khả dụng bằng cách sử dụng tham số mật độ tín hiệu trên nhiễu (SINR). Tham số này thích hợp cho việc thu thập tài nguyên mạng, giảm gián đoạn dịch vụ và độ trễ chuyển giao.
- Thuật toán sử dụng SINR không thích hợp khi thực hiện quá trình VHO giữa các mạng di động với nhau do nó cải thiện không đáng kể trễ chuyển giao. Khi thực hiện chuyển giao giữa mạng WLAN và mạng di dộng ngoài tham số SINR sử dụng thêm cơ chế thăm dò để điều chỉnh lưu lượng mạng và kiểm soát tốc độ dữ liệu cung cấp dịch vụ phù hợp và đảm bảo các thông số QoS trong mạng.
25
- Để tối ưu hóa hiệu năng của phương pháp dự đoán bàn giao dựa trên tham số RSSI và độ trễ, thuật toán sẽ thiết lập một giá trị ngưỡng cho 2 tham số này.
Thuật toán sẽ đo giá trị trung bình của giá trị ngưỡng quyết định chuyển giao.
Để thực hiện các mẫu thông số RSSI được sử dụng để tính ước lượng số lượng chuyển giao giữa mạng kết nối hiện thời và các mạng mục tiêu.
1.3. Phương pháp dựa trên trạng thái quét kênh.
- Thuật toán sử dụng phép đo RSS kết hợp với số liệu đánh giá thời gian kết nối hay băng thông đáp ứng của các mạng khả dụng liền kề. Thuật toán này thường được sử dụng khi thực hiện VHO từ mạng WLAN sang mạng di dộng.
+ Khi MN di chuyển ra khỏi vùng phủ của WLAN và truy nhập vào vùng phủ của mạng di động. Quá trình chuyển giao sang mạng di động sẽ được thực hiện nếu thỏa mãn 2 điều kiện sau:
RSShiện tại < RSSngưỡng.
Thời gian kết nối < trễ chuyển giao.
MN đo giá trị trung bình RSS sử dụng phương pháp di chuyển trung bình.
Phương pháp đo tỷ lệ thay đổi RSS và các tham số khác được gọi là ASST (Application Signal Strength Threshold). ASST phụ thuộc vào kiểu ứng dụng, nó thường hiển thị sự kết hợp của BER kênh truyền và tham số QoS của ứng dụng.
+ Khi MN di chuyển vào vùng phủ của WLAN, quá trình VHO sang WLAN được thực hiện khi RSSWLAN > RSSNgưỡng và đồng thời đảm bảo băng thông đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng. Tuy nhiên quá trình VHO này làm tăng độ trễ lưu lượng gói tin khi điều kiện kênh truyền không tốt.
- Để cải thiện hiệu năng VHO trong trường hợp này, người ta giảm thời gian quét kênh và số lượng kênh tương ứng trong mỗi lần quét, phân chia phương pháp quét theo từng loại ứng dụng. Để giảm tỷ lệ mất gói và độ trễ ứng dụng, giải pháp được sử dụng là tăng cường tần số kênh và thời gian trước khi quét.
26 1.4. Phương pháp dự báo tham số RSS.
- Sử dụng trong các mạng WLAN, Wifi.
- Để giảm số lượng chuyển giao không cần thiết trong mạng WLAN, thuật toán sử dụng dựa trên thông số RSS và dự báo khoảng cách di chuyển của MN. Thuật toán này phụ thuộc vào việc đánh giá thời gian di chuyển của MN trong mạng và tính toán giá trị thời gian ngưỡng. Khi đảm bảo 2 điều kiện:
RSSWLAN liên tục giảm.
Tốc độ di chuyển của MN cao, MN đã đạt đến ranh giới của mạng di động khác.
Quá trình chuyển giao sẽ được thực hiện. Phương pháp này giảm tỷ lệ mất kết nối, các chuyển giao không cần thiết và giảm xác suất chuyển giao lỗi. Tuy nhiên phương pháp này làm tăng trễ chuyển giao do thời gian lấy mẫu và tính toán giá trị trung bình RSS.
- Thuật toán MDP (Markov Decision Process) sử dụng thông tin cross layer và dự đoán RSS để đưa ra quyết định chuyển giao. Thuật toán này gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn quyết định: Thực đo đạc tham số dự báo RSS và độ trễ tương ứng. Sử dụng phương pháp quy hồi dựa trên đa thức để dự báo thời điểm MN di chuyển lại gần hoặc ra xa mạng từ một mạng di động.
+ Giai đoạn lựa chọn mạng: Lựa chọn mạng lưới mục tiêu tối ưu, quyết định quá trình chuyển giao. Xác định mạng mục tiêu có thế kết nối với chi phí thấp nhất có thể, sử dụng thuật toán MDP để đưa ra lựa chọn tối ưu nhất.
Phương pháp này đạt được độ cân bằng tải giữa các mạng mục tiêu, giảm các chuyển giao không cần thiết và độ trễ chuyển giao.
Do sự không đồng nhất giữa các mạng không dây, giá trị mức RSS của các mạng khả dụng luôn được sử dụng để đưa ra quyết định VHO. Trong Bảng 2.1 tóm tắt các quyết định bàn giao dựa trên thông số RSS.
Phương pháp chuyển giao dựa trên tham số RSS sử dụng thuật toán đơn giản, phù hợp với quá trình chuyển giao giữa các mạng di động tế bào.
27
Phân loại Diễn tả chi tiết Ưu điểm Nhược điểm
Phương pháp dựa trên thời gian lưu trú
Sử dụng bộ đếm thời gian động sử dụng cho các trường hợp MN di chuyển tốc độ cao
- Giảm lỗi chuyển giao.
- Giảm hiệu ứng Ping-pong.
- Giảm độ trễ chuyển giao
- Tăng tỷ lệ mất gói - Tăng báo hiệu - Không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực
Phương pháp dựa trên ngưỡng RSS
Giá trị ngưỡng RSS động được tính toán và so sánh với giá trị RSS mạng hiện thời để đưa ra quyết định chuyển giao cho dịch vụ dữ liệu mạng di dộng tế bào.
- Giảm khởi xướng chuyển giao sai - Giảm lỗi chuyển giao
- Tăng chuyển giao thất bại khi sử dụng dịch vụ dữ liệu - Lãng phí tài nguyên mạng
Phương pháp dựa trên trạng thái quét kênh.
RSS được kết hợp với tham số ước tính thời gian kết nối để đưa ra quyết định chuyển giao
- Thích ứng với các ứng dụng và người sử dụng - Cải thiện thông lượng mạng
- Trễ chuyển giao cao.
- Cần thêm bảng tra cứu tham số
Phương pháp dự báo RSS
Dự đoán ngưỡng RSS sử dụng cho các MN di chuyển tốc độ cao để đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ cung cấp
- Giảm sự cố kết nối
- Giảm các chuyển giao không cần thiết
- Cân bằng tải các mạng mục tiêu
- Hiệu ứng Ping- pong
- Tăng độ trễ chuyển giao
- Sử dụng liên kết cao
Bảng 2.1: Các phương pháp dựa trên RSS
28